2018高考物理 机械波课件

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1、课时2 机械波,知识点一 机械波的传播及特点 知识回顾 1波的形成：机械振动在介质中传播，形成机械波 (1)产生条件： ； ,波源,介质,(2)特点 机械波传播的只是振动的 和 ，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波 介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与 振动周期和频率相同 各质点开始振动(即起振)的方向均 一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为 ，位移为 ,形式,能量,迁移,波源的,相同,4A,零,2机械波的分类 (1)横波：质点振动方向与波的传播方向 的波，有 (凸部)和 (凹部) (2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在 的波，有 和 ,垂直,波峰,波谷,同一条直线

2、,密部,疏部,3波长、波速、频率及其关系 (1)波长 在波的传播方向上，相对平衡位置的 总是相等的两个相邻的质点间的距离，用表示 (2)波速 波在介质中的传播速度由 本身的性质决定 (3)频率 由 决定，等于 的振动频率 (4)波长、波速和频率的关系：vf,位移,介质,波源,波源,特别提醒,基础自测 1关于振动和波的关系，以下说法正确的是( ) A如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止 B物体做机械振动，一定产生机械波 C波在介质中传播的频率由波源决定，与介质的性质无关 D波源振动的越快，波的速度也越大,解析：波源停止振动，介质中已经振动起来的质点有一定的能量，要继续振动一段时间，波也要

3、继续传播一段时间才停止，A错误；产生机械波的条件是机械振动和传播振动的介质，B错误；波的频率由波源决定，与介质无关，波速和介质有关，C正确；波源振动快慢和波的传播速度是两个不同的概念，D错误 答案：C,2一个小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶( ) A逐渐漂向湖心 B逐渐漂向湖畔 C在落下的地方上下动荡 D沿树叶所在的圆圈做圆周运动,解析：波是振动在介质里的传播，传播的是振动这种运动形式，介质中各个质点都在自己的平衡位置附近做往复运动，介质并没有迁移，树叶落在水面上，它随这部分水振动，不会迁移到别处故C选项正确 答案：C,知识点二 波的图象 知识回顾

4、 1坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点 ；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点 2意义：在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自 的位移 3形状： ,平衡,位置,位移,平衡位置,正弦或余弦曲线,要点深化 1振动图象与波动图象的比较,2.质点振动方向与波传播方向的互判,基础自测 1甲、乙两列同类机械横波在同一种介质中传播，其图象如图1所示，以下说法中正确的是( ) 图1 A甲波的传播速度比乙波大 B甲波的传播速度比乙波小 C甲波的频率比乙波小 D甲波的频率比乙波大,解析：同一类机械波在同一介质中传播，波速相等，与波长及波的频率无关，故A、B均错；从图象可读出，甲的波长小于

5、乙的波长，即甲f乙，所以D对C错 答案：D,2(2009北京高考)一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为.若在x0处质点的振动图象如图2所示，则该波在tT/2时刻的波形曲线为( ),图2,答案：A,知识点三 波特有的现象 知识回顾 1波的干涉 (1)产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇 (2)现象：两列波相遇时，某些区域振动总是 ，某些区域振动总是 ，且加强区和减弱区互相间隔 (3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长 时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的 时，振动减弱,加强,减弱,整数倍,奇数倍,2波的衍射 (1)产生明显衍射现象的条件

6、：障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长 ，或者比波长 (2)现象：波绕过障碍物继续传播,差不,多,更小,3多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应 (2)注意：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化 如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率变小,要点深化 1波的叠加遵循什么规律？ 两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性(如f、A、振动方向)沿原来方向传播，而不互相干扰，在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和,2关于加强点、减弱点的位

7、移与振幅的理解 (1)加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和，质点的位移都随时间变化，各质点仍围绕平衡位置振动，与振源振动周期相同 (2)加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即AA1A2，质点的振动能量大，并且始终最大减弱处振幅小，等于两列波的振幅之差，即A|A1A2|，质点振动能量小，并且始终最小，若A1A2，则减弱处不振动 (3)加强点的位移变化范围：|A1A2|A1A2|，减弱点位移变化范围：|A1A2|A1A2|.,基础自测 1如图3所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷已知两列波的波长分别为1和2且12，该时刻在P点为两列波的波

8、峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是( ) 图3,AP点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强 BP点始终在波峰 CP点的振动不遵守波的叠加原理，P点的运动也不始终加强 DP点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强 答案：D,2如图4所示是观察水面波衍射的实验装置AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( ) 图4,A此时能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察

9、到波的衍射现象,解析：由题图可见两波纹间距与AB孔的大小接近，所以水波通过AB孔会发生明显的衍射由于衍射后水波的频率不变，波速不变，因此水波的波长也不变A、B选项正确AB孔扩大后若破坏了明显衍射的条件时就不会看到明显的衍射现象，故C选项正确由vf可知，v一定，f增大，则变小，衍射现象不明显，D选项错误此题重在理解：障碍物尺寸和波长的相对大小关系，并以此作为判断明显衍射的条件 答案：ABC,3如图5所示表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0.则下列说法正确的是( ) 图5,A该图表示波源正在向B点移动 B观察者在图中A点接收波的频率是定值，但大于f0 C观察

10、者在图中B点接收波的频率是定值，但大于f0 D观察者在图中B点接收波的频率是定值，但小于f0,解析：当波源靠近静止的观察者时，观察者“感觉”到的频率增大；当波源远离静止的观察者时，观察者“感觉”到的频率降低从图看出波源正在向B点移动，所以观察者在图中A点接收波的频率是定值，但小于f0，观察者在图中B点接收波的频率是定值，但大于f0，所以A、C正确 答案：AC,题型一 对波的图象的理解 例1 如图6所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.2 s时刻的波形图 图6 已知该波的波速是0.8 m/s，则下列说法正确的是( ),A这列波的波长是14 cm B这列波的周

11、期是0.125 s C这列波可能是沿x轴正方向传播的 Dt0时，x4 cm处的质点速度沿y轴负方向,答案 D,题后反思 本题中的易错点之一就是判断波传播的路程与波长的关系，本题中的最小路程可能是波长的1/3，这与平时所见的模型不同，容易出错对于判断波的传播方向除了根据路程与波长的关系，还可以根据时间与周期的关系进行判断,变式11 图7为一横波在某时刻的波形图已知F质点此时的运动方向如图所示，则( ) 图7,A波向右传播 B质点H的运动方向与质点F的运动方向相同 C质点C比质点B先回到平衡位置 D质点C在此时的加速度为零,解析：由于F质点向下运动，跟着右边质点运动，此波从右向左传播，选项A错误在

12、此时刻质点H的运动方向应向上，选项B错误,答案：C,题型二 波的多解问题 例2 如图8所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波的图象，虚线是该列波0.2 s后的图象，则这列波可能的波速为多大？,图8,解析 因为本题没指明波的传播方向，应考虑到两种可能的情况沿x轴正方向或负方向传播又因为本题对周期未加任何限制条件，应考虑到波具有周期性 已知t0.2 s，4 m. 若波沿x轴正方向传播，则根据时间t内传播的距离为,答案 波沿x轴正方向传播时，v右(20n5) m/s(n0,1,2，) 波沿x轴负方向传播时，v左(20n15) m/s(n0,1,2,3，),题后反思 波的特点是周期性和双向性 (1)传播

13、距离的周期性 波在均匀媒质中传播时，传播距离写成 xnx(n0,1,2) 式中表示波长，x是波传播过程中除去整数倍波长部分之后余下的那部分距离,(2)传播时间的周期性 波在媒质中传播时间t，总可以写成tnTt(n0,1,2) 式中T表示波的周期，t表示时间t除去整数倍周期部分之后余下的那段时间 (3)传播方向的双向性 一般的说，波在媒质中可以向各个方向传播，但在文章中所遇到的波只限于一条直线上，即沿x轴正、负方向传播的波,变式21 一列横波在x轴上传播，在x0与x1 cm的两点的振动图线分别如图9中实线与虚线所示由此可以得出( ) A波长一定是4 cm B波的周期一定是4 s C波的振幅一定是

14、2 cm D波的传播速度一定是1 cm/s 图9,解析 从图9上可以看出振幅为2 cm，周期为4 s，对于x0与x1 cm的两点处的质点在t0时刻，一个在正向最大位移处，一个在平衡位置且振动方向向上，则在这两点间的最简波形如图10.若波沿x轴正向传播，如图10右图；若波沿x轴负方向传播，如图10左图，由此可知，波长和波速有多个解，A、D均错 答案 BC,图10,题型三 波的叠加与干涉 例3 如图11所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x2101 m和x12101 m处，两列波的波速均为v0.4 m/s，两波源的振幅均为A2 cm.图示为t0时刻两列波的图象(传播方向如

15、图)，此刻平衡位置处于x0.2 m和0.8 m的P、Q两质点刚开始振动质点M的平衡位置处于x0.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是( ),A质点P、Q都首先沿y轴负向运动 Bt0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点 Ct1 s时刻，质点M的位移为4 cm Dt1 s时刻，质点M的位移为4 cm,图11,解析 根据上下坡法可以判断，质点P、Q都首先沿y轴负向运动；两列波波速相等，经过t0.75 s，P、Q两质点只能在平衡位置上下振动没有左右位移；t1 s时刻，左边波运动到x60 cm处，右边波运动到x40 cm处，两波的波谷相遇在M点，叠加后质点M的位移为4 cm. 答案 AD,题后反思 对波的叠加问题，关键要充分理解波的独立传播原理和波的叠加原理，确立叠加图象时要紧紧抓住位移的矢量叠加对叠加时的质点振动方向也